李肖，張俊，姜萍萍，孫立偉，李俊燁

（1.中國(guó)航發(fā)長(zhǎng)春控制科技有限公司，長(zhǎng)春 130022；2.長(zhǎng)春理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130022）

伺服閥是一個(gè)高度集成的液壓系統(tǒng)，為了控制伺服閥的體積（特別是航天運(yùn)載用伺服閥）一般伺服閥是多孔隙的集成體，多余物的控制防范是伺服閥生產(chǎn)過(guò)程控制的關(guān)鍵點(diǎn)[1]。伺服閥殼體部分結(jié)構(gòu)的好壞是影響伺服閥性能的重要因素[2]。磨粒流加工方法主要用于提高零件表面質(zhì)量[3]和復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件內(nèi)部多余物的去除[4]，具有加工精度高、加工去除量較?。ㄗ畲笕コ俊?.1 mm）、加工均勻性與重復(fù)性好等特點(diǎn)[5-7]。尹洪超[8]采用磨粒流加工工藝對(duì)多角度彎曲管內(nèi)表面拋光過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬研究，對(duì)壓力和速度的整體作用效果進(jìn)行了分析，得出了磨粒流拋光細(xì)長(zhǎng)管類零件內(nèi)表面的適宜工況。李俊燁[9]采用磨料流精密加工技術(shù)對(duì)多邊形螺旋曲面管的加工機(jī)理進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明：磨料流精密加工技術(shù)可以獲得理想的表面質(zhì)量，提高加工工件的表面精度。于澤[10]提出了放電加工（EDM）工藝與磨粒流加工工藝相結(jié)合的方法，提高了鈦合金四邊形組小孔零件的表面質(zhì)量和加工效率。SINGH P[11]采用磁性磨粒流加工方法對(duì)鋁圓柱形管狀工件試樣的微孔進(jìn)行了精加工，獲得了最佳工藝參數(shù)，加工后的表面質(zhì)量有明顯的改善。采用磨粒流加工方法加工伺服閥殼體時(shí)，由于工件內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致加工后的表面質(zhì)量不均勻，因此采用以出口背壓的方式來(lái)改善工件表面，使得加工后的表面質(zhì)量更加均勻。背壓的變化將直接影響到出口的壓力[12-13]，為了探究背壓對(duì)磨粒流精密加工伺服閥殼體表面質(zhì)量的影響規(guī)律，本文通過(guò)改變背壓出口直徑的大小來(lái)控制出口壓力的大小，背壓出口直徑的控制效果將直接影響到被加工表面的質(zhì)量。

1 數(shù)值模擬模型

伺服閥殼體的三維模型以及內(nèi)部流道如圖1所示。在圖1（b）中，序號(hào)1～4指示部位為磨料進(jìn)口，序號(hào)5～13指示部位為磨料出口。

圖1 三維模型與內(nèi)部流道

2 數(shù)值分析與結(jié)果討論

2.1 不同背壓出口直徑下的動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)分析

在保證其他條件不變的情況下，背壓出口直徑分別設(shè)置為1.3 mm、2.3 mm、3.3 mm三種情況進(jìn)行模擬分析，討論背壓出口直徑對(duì)伺服閥殼體表面拋光效果的影響，得到了不同背壓出口直徑條件下的動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)云圖如圖2所示。

圖2 不同背壓出口直徑下的動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)云圖

由于動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)越大，加工后的表面質(zhì)量越好，從圖2中可以看出，沒(méi)有背壓時(shí)，伺服閥殼體表面的動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)分布不均勻，導(dǎo)致加工后工件的表面質(zhì)量較差。當(dāng)有背壓時(shí)，動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)分布較為均勻，加工后表面質(zhì)量的均勻性有所提高。然而，當(dāng)背壓出口直徑為1.3 mm時(shí)，動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)的值略小于無(wú)背壓時(shí)動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)的值，此時(shí)加工效率較低，表面質(zhì)量適中，均勻性較好。當(dāng)背壓出口直徑為2.3 mm時(shí)，動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)的值明顯小于無(wú)背壓時(shí)的動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)的值，此時(shí)加工效率較低，表面質(zhì)量較差。當(dāng)背壓出口直徑為3.3 mm時(shí)，動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)的值明顯大于無(wú)背壓時(shí)的動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)的值，此時(shí)加工效率較高，表面質(zhì)量較好，均勻性最好。因此，選擇用背壓出口直徑為3.3 mm加工，可以獲得較高的表面質(zhì)量。

2.2 不同背壓出口直徑下的壁面剪切力分析

在保證其他條件不變的情況下，背壓出口直徑分別設(shè)置為1.3 mm、2.3 mm、3.3 mm三種情況進(jìn)行模擬分析，討論背壓出口直徑對(duì)伺服閥殼體表面拋光效果的影響，得到不同背壓出口直徑條件下的壁面剪切力云圖，如圖3所示。

圖3 不同背壓出口直徑下的壁面剪切力云圖

壁面剪切力越大，加工后的表面質(zhì)量越好。從圖3中可以看出，沒(méi)有背壓時(shí)，伺服閥殼體表面的壁面剪切力分布不均勻，導(dǎo)致加工后工件的表面質(zhì)量均勻性較差。當(dāng)有背壓時(shí)，壁面剪切力分布較為均勻，加工后表面質(zhì)量的均勻性有所提高。然而，當(dāng)背壓出口直徑為1.3 mm時(shí)，壁面剪切力的值略小于無(wú)背壓時(shí)壁面剪切力的值，此時(shí)加工效率較低，表面質(zhì)量適中，均勻性較好。當(dāng)背壓出口直徑為2.3 mm時(shí)，壁面剪切力的值明顯小于無(wú)背壓時(shí)的壁面剪切力的值，此時(shí)加工效率最低，表面質(zhì)量較差。當(dāng)背壓出口直徑為3.3 mm時(shí)，壁面剪切力的值明顯大于無(wú)背壓時(shí)的壁面剪切力的值，此時(shí)加工效率較高，表面質(zhì)量最好，均勻性較好。因此，選擇用背壓出口直徑為3.3 mm加工時(shí)可以獲得較高的表面質(zhì)量。

3 結(jié)論

通過(guò)分析不同背壓出口直徑條件下的動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)和壁面剪切力分布情況發(fā)現(xiàn)，無(wú)背壓時(shí)，動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)和壁面剪切力分布不均勻，導(dǎo)致加工后的表面均勻性較差。有背壓時(shí)，加工后的表面均勻性有所提高。但是不同背壓出口直徑條件下，動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)和壁面剪切力的數(shù)值有明顯的不同，背壓出口直徑為2.3 mm時(shí)，動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)和壁面剪切力的數(shù)值最小，此時(shí)得到的表面質(zhì)量較差，加工效率較低，不適用于伺服閥殼體的加工。當(dāng)背壓出口直徑為3.3 mm時(shí)，動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)和壁面剪切力的數(shù)值明顯高于無(wú)背壓時(shí)的動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)和壁面剪切力的數(shù)值，此時(shí)加工效率最高，表面質(zhì)量最好，適用于伺服閥殼體的精密加工。